«

»

Consolidarea unor structuri existente utilizand bare autoforante

Share

Structurile existente, supuse adesea unor solicitari semnificative pentru lungi perioade de timp, ajung in situatia in care nu mai prezinta siguranta si necesita lucrari de consolidare. Daca pentru cele uzuale gama de metode aplicabile este poate mai bogata, lucrarile la obiective cu statut de monument sunt supuse conditiei conservarii aspectului initial, ceea ce impune folosirea unor metode minim invazive si foarte eficiente. In cele ce urmeaza vom descrie astfel de solutii tehnice si tehnologice de consolidare si protectie a unor structuri existente, prezentand, ca studii de caz, lucrarile de consolidare a unor ziduri de sprijin situate in zona montana prin utilizarea judicioasa a tehnologiei barelor autoforante asociata cu lucrari de drenaj, precum si lucrari de consolidare pentru o constructie monument istoric din zona de faleza a Marii Negre.

 

Evolutia recenta din domeniul constructiilor si dezvoltarea unor instalatii si echipamente specifice, moderne, au permis conceperea de noi tehnologii de executie in domeniul geotehnicii aplicate.

Printre acestea se numara si tehnologia barelor autoforante, care este aplicata cu succes in Romania in numeroase proiecte de consolidare a structurilor in interactiune cu terenul de fundare. Astfel de solutii au fost experimentate, utilizate si extinse in domeniul construirii drumurilor, fundatiilor la cladiri civile si industriale, structurilor de protectie a versantilor si stabilizare a alunecarilor de teren, in conditiile unor terenuri dificile de fundare etc.

Principiul tehnologiei consta in introducerea barelor autoforante si injectare continua cu suspensie de ciment pe parcursul forarii si, ulterior, executarea unor injectii in mai multe etape pentru realizarea corpului micropilotului cu un diametru care sa asigure acoperirea barei si constituirea bulbului in baza.

Barele sunt alcatuite din materiale specifice si, in functie de diametru, prezinta rezistente la rupere intre 220 ~ 2.200 kN, avand o forma speciala a filetului care confera o aderenta superioara la materialul de cimentare, si sunt echipate la partea inferioara cu sapa care ramane in foraj (zona bulbului).

Pentru exemplificare, se prezinta lucrarile de consolidare realizate la zidurile de sprijin existente din zona Brasov si pentru fundatiile unei constructii monument istoric din Constanta.

 

LUCRARI DE CONSOLIDARE A UNOR ZIDURI DE SPRIJIN EXISTENTE

Valorile mari de trafic din orasul Brasov precum si conditiile geotehnice si geologice dificile au dus la degradarea accentuata a unor ziduri de sprijin adiacente strazilor din zona cartierului Schei, centrului vechi si de pe drumul spre Poiana Brasov [1].

Lucrarile de consolidare au fost prevazute la zidurile de sprijin din piatra bruta si beton ciclopian, cu fundatie din beton simplu, partial armate, unele avand parament de piatra. Aceste ziduri au dimensiuni variabile, astfel: latimi de la 0,60 m pana la 3,00 m la baza, respectiv lungimi cuprinse intre 40 si 80 m si inaltimi de la 0,90 m la 10,00 m. Consolidarea si repararea zidurilor a trebuit sa fie realizata fara restrictionarea traficului rutier, pe strazi inguste si fara a schimba aspectul arhitectural specific al zonei.

In urma efectuarii expertizelor tehnice s-au pus in evidenta elementele constructive ale structurilor de sprijin precum si degradarile existente de tipul fisurilor, deplasarilor, tasarilor care au periclitat stabilitatea si rezistenta acestor structuri, fenomenele de degradare fiind in mare parte active. S-a observat astfel ca in spatele zidurilor exista uneori un filtru invers, cu evacuarea apelor prin barbacane situate la baza constructiei. Astfel, pe strada Traian Mosoiu, din cauza circulatiei si a degradarii partii carosabile, s-a produs infiltrarea apei, ceea ce a condus la prabusirea brusca a unei portiuni din zid care a afectat si cateva locuinte aflate in aval. Aceste situatii cu ziduri de sprijin degradate si semne de pierdere a stabilitatii au condus la restrictionarea sau chiar interzicerea circulatiei rutiere, impunand interventii de urgenta si proiecte care au prevazut consolidarea structurilor in scopul asigurarii rezistentei si stabilitatii zonei.

Din punct de vedere litologic, in amplasamente se intalnesc, peste stratele de conglomerat, care formeaza roca de baza, prafuri argiloase sau argile prafoase de culoare cafeniu-galbui si maroniu roscate, vartoase, cu intercalatii cu o stare consistenta spre moale. Acestea reprezinta patura de alterare de varsta cuaternara, care contine fragmente din roca-mama in procent variabil, in functie de paleorelief.

Proiectarea geotehnica a zidurilor de sprijin a fost efectuata in conformitate cu cerintele fundamentale ale standardului EN 1990:2004 – Bazele proiectarii structurilor, cu prevederile specifice ale SR EN 1997:2004 – Eurocod 7 si ale NP 124:2010 – Normativ privind proiectarea geotehnica a lucrarilor de sustinere.

In prima etapa au fost exprimate conditiile de echilibru, prin care au fost determinate dimensiunile si geometria ancorajelor pentru a asigura stabilitatea sub actiunea presiunilor terenului; s-a facut apoi dimensionarea structurala, prin care au fost stabilite caracteristicile sectionale de rezistenta necesare pentru ca zidul sa poata prelua in conditii de siguranta momente incovoietoare, forte taietoare si forte axiale.

Structura a fost modelata in soft-uri 2D de calcul, utilizand atat analiza prin metoda echilibrului limita cat si pe cea prin metoda coeficientului de reactiune la modelarea terenului prin resoarte elastice in domeniul neliniar. Interfata teren-structura a fost modelata folosind criteriul Mohr-Coulomb. Au fost luate in calcul situatiile normala si seismica de proiectare.

La proiectarea geotehnica au fost efectuate verificari la urmatoarele stari limita ultime:

  • cedarea interna sau deformatia excesiva a elementelor structurale, in care rezistenta materialelor contribuie semnificativ la asigurarea rezistentei (STR);
  • cedarea sau deformatia excesiva a terenului, in care parametrii terenului de fundare contribuie in
    mod semnificativ la asigurarea rezistentei si la stabilitatea globala (GEO).

Elementele principale de consolidare au fost ancorajele din bare autoforante. Dimensionarea acestora s-a facut preliminar cu formula (1) de mai jos, apoi prin calcul automat s-a verificat influenta acestora ca efect de grup la consolidare si diminuarea deplasarilor.

unde:

– Tw este forta de calcul [kN];

– Fs este factorul de siguranta egal cu 2, adimensional;

– D este diametrul de calcul al ancorajului/micropilotului [m];

– Tult este rezistenta de frecare laterala a ancorajului/micropilotului injectat [kPa];

– l este lungimea libera [m].

Solutiile prevazute se refera atat la structura propriu-zisa a zidului cat si la cele necesare pentru consolidarea terenului adiacent, dupa cum urmeaza:

  • dezafectarea parapetului existent;
  • demolarea partii superioare a zidului;
  • executia de micropiloti autoforanti injectati prin corpul zidului;
  • executia de ancore autoforante injectate in zona centrala a zidului;
  • grinda de beton armat la partea superioara a zidului;
  • grinda de beton armat pentru parapet;
  • executia de drenuri forate si decolmatarea barbacanelor;
  • reparatii la paramentul zidului de sprijin – cca. 50% din suprafata;
  • montarea parapetului de protectie;
  • refacere bordura existenta si trotuar pietonal;
  • refacere structura asfaltica;
  • semnalizare rutiera pe toata perioada de executie.

Micropilotii au fost executati prin forare, vertical in corpul zidului de sprijin, utilizand bare de tip Ischebeck 040/16 mm echipate cu sapa pierduta cu diametrul de 115 mm, cu injectare in doua etape. La capatul superior au fost montate placi metalice fixate cu doua piulite. Ancorajele au fost executate pe doua nivele, respectiv la partea superioara si partea centrala, fiind echipate cu bare Ischebeck 040/16, cu diametrul sapei de 90 mm. Acestea au avut o inclinare de 45° si lungimi de 12,00 m – 15,00 m, capatul superior fiind prevazut cu placi metalice fixate cu piulita [2] [3].

Solutiile prevazute se refera atat la structura propriu-zisa a zidurilor cat si la cele necesare pentru consolidare, dupa cum urmeaza:

  • Etapa I: executia unui sir de micropiloti, executia de injectori pe partea carosabila, umplerea si colmatarea golurilor din carosabil cu suspensie de ciment;
  • Etapa II: demolarea parapetului existent si a partii superioare a zidului, executia de micropiloti verticali trecand prin corpul zidului;
  • Etapa III: executia de ancore autoforante injectate atat la partea superioara cat si in zona centrala a zidului;
  • Etapa IV: demontarea si refacere zidariei pe un tronson de aproximativ 4 m al zidului, grinda de beton armat la partea superioara, grinda de beton armat pentru parapet, montarea de plasa sudata si aplicarea de torcret pe toata suprafata zidului, montarea parapetului si refacerea barbacanelor.

 

CONSOLIDAREA UNEI CONSTRUCTII DIN ZONA DE FALEZA

Pentru consolidarea constructiei Cazinoului, edificata in anul 1910 pe faleza orasului Constanta, a fost adoptata tehnologia micropilotilor executati cu bare autoforante, in special pentru fundarea indirecta a elementelor structurale verticale noi prin intermediul unor radiere locale. Fundatiile cladirii initiale au fost realizate din zidarie de bolovani situata la aproximativ -4,30 m fata de cota pardoselii de la subsol, respectiv la -7.00 m fata de cota terenului amenajat, terenul de fundare fiind constituit din stratul calcaros [4].

In scopul uniformizarii conditiilor de fundare pentru corpul vechi al constructiei si un corp adiacent realizat ulterior, s-a prevazut ca sarcinile aduse la baza fundatiilor sa fie transferate in adancime, la orizontul de teren calcaros, prin intermediul unor micropiloti autoforanti injectati in doua etape din interiorul subsolului cladirii, ceea ce a necesitat utilizarea unor echipamente de mici dimensiuni, adaptate conditiilor dificile, cu spatiu limitat.

Studiului geotehnic executat a scos in evidenta structura litologica prezentata in figura 6.

  • Orizont 0, strat de beton / umplutura neomogena constituita din: material argilos, pietris, deseuri de materiale de constructii, cu grosimea de 0,50…2,20 m – teren dificil de fundare;
  • Orizont 1, sub umplutura, pana la adancimea de 1,50 m (F1) si 7,30/8,00 m (F2, F3) (-2,20 m / +2,20 m nMN) fiind interceptat un pachet coeziv alcatuit din argila caramiziu-cafenie, in stare plastic consistenta – local plastic vartoasa, cu plasticitate foarte mare si compresibilitate mare – local medie, cu concretiuni calcaroase si calcar degradat – teren dificil – mediu de fundare;
  • Orizont 2, constituit din doua sub-orizonturi, astfel:

– Orizont 2.1 pana la cotele -2,20/-3,80 m nMN (adancimea de 5,10 m – F1) si 9,10 m – F2, F3
cu caracter semi-coeziv, neomogen, local cu aspect de umplutura, fiind constituit din argila nisipoasa cafenie si galbuie-albicioasa, in stare de consistenta plastic moale – plastic consistenta cu calcar degradat si pietris – bolovanis de calcar – teren mediu de fundare;

– Orizont 2.2 pana la adancimea finala a forajelor 10,00 m (F1) si 15,00 m (F2, F3) (-7,20 / -9.70 m nMN) – un orizont constituit din calcar alb-galbui oolitic si rosiatic, cu zone degradate si zone compacte – teren bun de fundare.

Pentru elementele noi de fundare s-a adoptat incastrarea micropilotilor in Orizontul 2.2 – constituit din calcar oolitic si rosiatic, cu zone degradate/alterate si zone compacte, respectiv o lungime de 6,00 m. In raport cu tehnologia de executie a micropilotilor care prevede injectarea in mai multe etape, solutia adoptata prezinta si avantajul colmatarii golurilor prezente in orizontul calcaros din cauza porozitatii sale naturale si accentuate de actiunea marina.

Pentru verificarea lucrarilor a fost executata o incercare de compresiune pe un micropilot din lucrare pana la sarcina de 300 kN, observandu-se comportarea acestuia in domeniul elastic. Deplasarea maxima a fost de 2,04 mm, iar deplasarea remanenta de 0,65 mm, astfel se considera o buna comportare a micropilotului testat, in concordanta cu specificatiile proiectului.

In concluzie, se considera ca solutia adoptata, cu micropiloti autoforanti injectati, a corespuns cerintelor rezultate din constrangerile impuse de importanta constructiei monument istoric, de conditiile dificile de executie din interiorul subsolului si de agresivitatea impusa de mediul marin.

 

CONCLUZII

In raport cu specificul lucrarilor la obiectivele istorice, unde este important sa se pastreze aspectul initial, solutia de consolidare – atat pentru deteriorarile structurale cat si pentru cedarile ternului care apar urmare a actiunilor factorilor naturali sau antropici – este important sa fie minim invaziva si cu eficienta mare. Injectarea continua pe parcursul forarii ofera avantajul imbunatatirii terenului adiacent prin injectare, executia realizandu-se cu utilaje performante de dimensiuni reduse.

Utilizarea barelor autoforante pentru consolidarea unor structuri existente de tipul zidurilor de sprijin, fundatiilor constructiilor vechi sau altor structuri constituie o solutie moderna si eficienta.

 

BIBLIOGRAFIE

[1] Petre Uta, Ionut Alexandru Ciocaniu, Iustin Ene, Consolidarea unei structuri de sprijin utilizand tehnologia barelor
autoforante,
Revista Constructiilor, Bucuresti, aprilie 2020;

[2] SR EN 14199-2015 Executia lucrarilor speciale. Micropiloti;

[3] GP 113-04 Ghid privind executia minipilotilor;

[4] Romeo Ciortan, Petre Uta, Ionut Alexandru Ciocaniu, Eugeniu Vasilache, Utilizarea barelor autoforante pentru consolidarea terenului, Conferinta internationala: „Zilele Academiei de Stiinte Tehnice din Romania: Creativitate in dezvoltarea Societatii Informationale”, Chisinau, octombrie, 2019.

 

(Lucrare prezentata in cadrul celei de-a XIV-a Conferinte Nationale de Geotehnica si Fundatii CNGF, Bucuresti, 2-3 iunie 2021)

 

Autori:

drd. ing. Ionut Alexandru Ciocaniu –  Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti / SC GEOSOND SA

ing. Petre Uta, ing. Iustin Ene, ing. Ovidiu-Marius Duta – SC GEOSOND SA

prof. univ. emerit dr. ing. Sanda Manea – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti

prof. univ. dr. ing. Romeo Ciortan, drd. ing. Eugeniu Vasilache – Universitatea Ovidius Constanta

 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 194 – august 2022, pag. 50

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: https://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2022/08/01/consolidarea-unor-structuri-existente-utilizand-bare-autoforante/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.